In de onderstaande reactie wordt een ester gevormd. Het rendement van dit proces bedraagt 92%. Bereken de atoomeconomie.
Leerdoelen
•je kunt de principes van de groene chemie benoemen en uitleggen
•je kunt de atoomeconomie, het rendement en de E-factor uitleggen en berekenen
Principes van de groene chemie
De groene chemie richt zich op het verminderen van afval en het ontwikkelen van veiligere chemicaliën en producten. De twaalf principes van groene chemie omvatten onder andere het gebruik van minder gevaarlijke chemische syntheses, veiligere oplosmiddelen en reactiecondities, en het verhogen van de energie-efficiëntie. Deze principes zijn gericht op het creëren van een veiliger en duurzamer productieproces.
Factoren voor procesvergelijking
Om processen te vergelijken op hun milieuvriendelijkheid, worden verschillende factoren gebruikt: atoomeconomie, rendement, E-factor en Q-factor.
Atoomeconomie
De atoomeconomie geeft aan welk percentage van de atomen van de beginstoffen in het gewenste product terechtkomt. De formule is:
Rekenvoorbeeld: Bij de reactie A + B → C is de atoomeconomie 100% als alle atomen in C terechtkomen. Bij A + B → C + D, waarbij D een bijproduct is, is de atoomeconomie lager.
Rendement
Het rendement is de praktische opbrengst als percentage van de theoretische opbrengst. De formule is:
Rekenvoorbeeld: Als de theoretische opbrengst 500 kg is en de praktische opbrengst 379 kg, dan is het rendement 75,8%.
E-factor
De E-factor geeft de hoeveelheid afval per kilogram product aan. De formule is:
Rekenvoorbeeld: Bij de reactie A + B → C + D, waarbij C het gewenste product is, bereken je de E-factor door de massa van A en B te verminderen met de massa van C en te delen door de massa van C.
Q-factor
De Q-factor geeft aan hoe vervuilend een stof is. Het is een getal van nul of hoger. Water heeft een Q-factor van 0, natriumchloride 1, en giftige stoffen kunnen een Q-factor van 100 tot 1000 hebben.
Voorbeeld: IJzerproductie in Hoogovens
Bij de productie van ijzer uit ijzererts (Fe_2O_3Fe_2O_{\placeholder{}}Fe_2OFe_2O3Fe_{\placeholder{}}O3FeO3) wordt 250 ton ijzererts omgezet in 141 ton ijzer. We berekenen de atoomeconomie, het rendement en de E-factor.
Atoomeconomie
De reactievergelijking is: Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂
De atoomeconomie is:
\text{Atoomeconomie}=\frac{2\times55,85}{\text{Massa van Fe₂O₃}+3\times28,01}\times100\text{Atoomeconomie}=\frac{2\times55,85}{\text{Massa van Fe₂O₃}+3\times28,01}\times100
Rendement
Bereken de theoretische opbrengst van ijzer uit 250 ton Fe₂O₃:
Bereken het aantal mol Fe₂O₃: \frac{250,\text{ton}}{\text{Molaire massa van Fe₂O₃}}=1,566\times10^6,\text{mol}\frac{250,\text{ton}}{\text{Molaire massa van Fe₂O₃}}=1,566\times10^6,\text{mol}
Bereken de theoretische massa ijzer:
Bereken het rendement:
E-factor
Bereken de massa van CO nodig voor de reactie:
Massa van CO:
Bereken de E-factor:
Dit betekent dat er 1,71 kg afval ontstaat per kg ijzer.
